Kugel-Winnies Kugel-Wissen

Liebe Technik-Fans,

Kugel-Winnie hat erneut sein Sortiment erweitert und bietet jetzt Edelstahlkugeln mit besonders hohen Härtewerten an. Diese Eigenschaft wird durch eine spezielle Wärmebehandlung erreicht, die nur bei unseren Kugeln zum Einsatz kommt. In diesem Blogbeitrag erfahren Sie mehr dazu.

Die Klasse der martensitischen rostfreien Edelstähle mit den Legierungen 1.4021, 1.4034, 1.3541 und 1.4057 gilt als besonders widerstandsfähig. Zum einen sind sie besonders hart und zugfest, zum anderen sind sie sehr beständig gegenüber Sauerstoffkorrosion und vielen chemischen Stoffen. Durch Legierungen mit Stickstoff wurde die Robustheit noch optimiert und die martensitisch hochwertigen härtbaren Edelstähle (1.4108, 1.4112, 1.4123, 1.4125 usw.) entwickelt. Allerdings bringen diese Materialien hohe Kosten (50-100 % mehr als bei Standardmaterialien) mit sich. Zudem ist das benötigte Halbzeug häufig schlecht verfügbar, was diese Hochleistungslegierungen wenig attraktiv macht. Standardmaterialien kann man dagegen mit überschaubaren Kosten aufwerten.

Bei den günstigeren un- oder niedriglegierten Edelstählen kann die Korrosions- und Verschleißbeständigkeit durch klassische Diffusionsverfahren (Einsatzhärten, Karbonisieren, Gasnitrieren) beeinflusst werden. Ziel ist es, kostengünstig die Widerstandsfähigkeit gegen abrasiven und adhäsiven Verschleiß sowie Materialermüdigung bei Wälzkörpern erreichen. Das Verfahren ist jedoch nicht für Chromstähle geeignet, da es dessen Korrisionsbeständigkeit stark verringert.

Ein spezielles Wärmebehandlungsverfahren mit einer Aufstickung bei hohen Temperaturen hat sich etabliert. Dieses bildet auch die Grundlage für Entwicklung moderner, thermochemischer Diffusionsverfahren für Edelstähle (rostfreie Stähle). Im Gegensatz zu klassischen Nitrierverfahren wird die Korrosionsbeständigkeit der Edelstähle nicht gesenkt, sondern sogar verbessert. Das ist möglich, weil Stickstoff bei hohen Prozesstemperaturen keine Verbindung mit Chrom eingeht.

Ob die Anwendung dieses speziellen Verfahrens sinnvoll ist, hängt von verschiedenen Faktoren wie Material, Menge, Zeit und Kosten-Nutzen-Verhältnis ab. Bei Edelstahlkugeln aus Standardmaterialien wie 1.4034 oder 1.3541 kann durch die Bearbeitung die Härte um bis zu 3-4 HRC erhöht werden. Auch die chemischen Eigenschaften der Kugeln erreichen dann Werte, die vergleichbar mit den von sehr teuren härtbaren Edelstählen wie 1.4123 oder 1.4125 sind. Die verbesserten Eigenschaften sorgen dafür, dass bei Wälzkörpern auch höhere Qualitätsstufen (bei Kugeln etwa Qualität G5) möglich sind, die vorher nicht erreichbar waren. Mit einem hohen Mehraufwand und steigenden Kosten sind sogar noch höhere Werte, etwa eine Erhöhung der Härte um bis zu 10 HRC, umsetzbar. Das Verfahren kann zudem auch bei weichen, nicht härtbaren Edelstählen wie 1.4301 oder 1.4435 angewandt werden, um deren Härte und chemische Beständigkeit zu verbessern.

Liebe Technik-Fans,

Kugeln können nicht nur aus Wälzlagerstahl (100Cr6) sondern auch aus nichtrostendem beziehungsweise rostarmem Stahl hergestellt werden. Edelstahl-Kugeln finden überall dort Anwendung, wo eine längere Lebensdauer gefordert wird, weil extreme Umgebungsbedingungen herrschen. Es werden vorwiegend martensitische Stähle wie X105CrMo17 verwendet. Durch eine spezielle Wärmebehandlung in Vakuumöfen erreicht man ähnliche Härtewerte wie bei Wälzlagerstählen.

Die Härtewerte liegen zwischen 58 bis 62 HRC (Härtegrad Rockwell Skala C) und sind somit härter als Edelstahlkugeln aus den Materialien 1.3541 und 1.4034, also den Standardmaterialien. Auch haben Kugeln aus Material 1.4125 etwas verbesserte chemische Eigenschaften.

Liebe Technik-Fans,

Chrom und Nickel verbessern die Korrosionseigenschaften von Edelstahl. Im Klartext: Das Material rostet weniger und langsamer. Aus diesem Grund empfiehlt sich unter Umständen der Einsatz des Materials 1.4306.
Dieses Material ist eine höher legierte Version des Materials 1.4307. Durch den gering erhöhten Chrom- und den höheren Nickelgehalt ist 1.4306 korrosionsbeständiger als 1.4307. Trotz der verbesserten Korrosionsbeständigkeit wird dennoch meist das Material 1.4307 und eben nicht das 1.4306 eingesetzt.

Hier möchten wir informieren: Denn die meisten Anwender verwenden 1.4307 und – wenn eine höhere Korrosionsbeständigkeit gefordert wird – das Material 1.4401. Das Material 1.4306 wird hauptsächlich in der Erdölindustrie und Petrochemischen Industrie, der Automobilindustrie, der Chemische Industrie und der Lebensmittelindustrie eingesetzt. Verwendung findet es beispielsweise bei der Lagerung und Produktion von Salpetersäure. Es kommt aber auch in elektronischer Ausrüstung oder im Maschinenbau zum Einsatz.

Besondere Eigenschaften

Kugeln oder Rollen aus 1.4306 sind einerseits für Tieftemperaturen geeignet, andererseits sind sie bis zu Temperaturen von ca. 600 Grad Celsius einsetzbar. Auch sind sie nicht magnetisierbar. Das Material 1.4306 zeigt in natürlichen Umweltmedien (Wässer, ländliche und städtische Atmosphäre) bei Abwesenheit von bedeutenden Chlor- und Salzkonzentrationen eine gute Korrosionsbeständigkeit. Für den Einsatz in Schwimmbäder und Salzwasser oder deren Umgebung ist es dagegen nicht geeignet.

Liebe Technik-Fans,

unterschiedliche Stahlarten haben unterschiedlichste Eigenschaften, je nach chemischer Zusamensetzung. Und dementsprechend unterschiedlich sind auch die Anwendungsgebiete von Stahlkugeln und Stahlrollen aus den jeweiligen Materialien.

Rostfreier Edelstahl: hitzebeständig
Kugeln und Rollen, Material 1.4301 und 1.4401

Kugeln und Rollen aus den Materialien 1.4301 und 1.4401, sind besonders korrosionsbeständig. Material 1.4301 bezeichnet austenitischen rostfreien Stahl mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit und ist heute mit einem Produktionsanteil von ca. 35 Prozent der am häufigsten eingesetzte rostfreie Edelstahl. Er ist wegen seines niedrigen Kohlenstoffgehalts nach dem Schweißen auch ohne nachträgliche Wärmebehandlung interkristallin beständig. Er ist für eine Temperaturbeanspruchung bis ca. 600 Grad einsetzbar. Vergleichbare Eigenschaften haben auch Kugeln und Rollen aus dem Material 1.4401.

Titanstabilisierter Stahl: für extreme Temperaturen geeignet
Kugeln und Rollen, Material 1.4541 und 1.4571

Bei Temperaturen die darüber hinaus gehen, sollten man titanstabilisierte Stähle aus Material 1.4541 oder Material 1.4571 verwenden. Der Stahl ist einer der wenigen Werkstoffe, die für Tiefsttemperatur-Anwendungen bis nahe zum absoluten Nullpunkt geeignet sind.
Die Schweißbarkeit ist nach allen elektrischen Verfahren gut. Der Stahl hat eine sehr gute Polierfähigkeit, er ist gut kalt umformbar (biegen, stanzen, tiefziehen), allerdings nicht leicht zerspanbar. Wegen seiner starken Verfestigung bedarf es entsprechender Werkzeuge. Eine starke Verformung kann den Stahl etwas magnetisieren. Die gute Korrosionsbeständigkeit zeigt sich in natürlichen Umweltmedien, also bei Anwendung an der Luft sowohl in städtischer als auch ländlicher Atmosphäre), sowie bei Anwendung im Wasser bei Abwesenheit von bedeutenden Chlor- und Salzkonzentrationen. Damit ist dieses Material nicht für den Einsatz in Salzwasser oder gechlortem Wasser geeignet.

Liebe Technik-Fans,

mit Edelstahlkugel werden legierte oder unlegierte Stähle mit besonderem Reinheitsgrad bezeichnet. Dies sind zum Beispiel Stähle, deren Schwefel- und Phosphorgehalt (sogenannte Eisenbegleiter) den Wert von 0,025 Prozent nicht überschreitet.

Die alleinige Begriffsdefinition, ein Edelstahl sei ein „chemisch besonders reiner“, „rostfreier“ oder „nichtrostender“ Stahl, ist ungenau beziehungsweise falsch. Ein Edelstahl muss nicht zwangsläufig den Anforderungen eines nichtrostenden Stahls entsprechen. Trotzdem werden im Alltag häufig nur rostfreie Stähle als Edelstähle bezeichnet. Ebenso muss ein rostfreier Stahl nicht unbedingt auch ein Edelstahl sein. Der Legierungsbestandteil-Anteil der verschiedenen Sorten Edelstahl (niedrig- oder hochlegiert) ist jedoch genauestens definiert und bestimmt deren Eigenschaften.

Material 1.4401

(X5CrNiMo17-12-2) AISI 316, (V4A)

Dieses Material bezeichnet austenitischen rostfreien Stahl mit ausgezeichneter Korrosionsbeständigkeit. Es wird beispielsweise bei der Trinkwasser-Hausinstallation am häufigsten verwendet und genügt höchsten Anforderungen. Dabei handelt sich um einen Chrom-Nickel-Stahl mit Molybdänzusatz. Dieser Stahl ist gut kalt umformbar (biegen, stanzen, tiefziehen), allerdings nicht leicht zerspanbar. Wegen seiner starken Verfestigung bedarf es entsprechender Werkzeuge. Eine starke Verformung kann den Stahl etwas magnetisieren. Wird der Stahl bei Temperaturen zwischen 500 Grad Celsius und 900 Grad Celsius gehalten, können sich Chromkarbide in den Korngrenzen bilden, was die Beständigkeit gegenüber interkristalliner Korrosion katastrophal verschlechtern kann. Ein Lösungsglühen ist dann nötig, um die Karbide aufzulösen, gefolgt von einem raschen Abschrecken, um jegliche neue Ausscheidung zu verhindern. Ein Abschrecken nach einer thermischen Behandlung wird in jedem Fall empfohlen. Dieser Stahl ist mit allen gängigen Methoden leicht schweißbar, mit Ausnahme der Sauerstoff-Azetylen-Flamme. Nach dem Schweißen sollte ein Weichglühen mit anschließendem Abschrecken erfolgen, um das Risiko einer interkristallinen Korrosion auszuschließen.

Die Korrosionsbeständigkeit des 1.4401 ist durch den Zusatz von 2 bis 2,50 Prozent Molybdän deutlich besser als die der nichtrostenden Stähle 1.4301 und 1.4307, besonders bei Anwesenheit von Chloriden. In natürlichen Umweltmedien (Wässer, ländliche und städtische Atmosphäre), sowie in Industriegebieten mit mäßigen Chlor- und Salzkonzentrationen, im Bereich der Nahrungsmittelindustrie und auf dem landwirtschaftlichen Nahrungsmittelsektor weist der 1.4401 eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit auf.

Weitere Informationen siehe Datenblatt 1.4401...

sowie das Datenblatt zu chemischen Beständigkeiten...

Zu den Edelstahlkugeln Material 1.4401 im Shop...